專利名稱：一種清潔晶片裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體集成電路器件清潔工藝技術領域，特別涉及一種清潔晶片裝置。
背景技術：
隨著集成電路特征尺寸進入到深亞微米階段，集成電路晶片制造工藝中的清洗工藝的要求也越來越高。近年來，引入了采用兆聲能量的高頻聲能量的清潔晶片方法，雖然通過兆聲能量清潔半導體晶片的裝置可以有效地從晶片表面除去污染物質，但是在清潔的過程中，由于兆聲波振子在晶片表面產(chǎn)生的兆聲波機械振動能量無序，從而在器件特征尺寸的側壁產(chǎn)生了彎矩，造成了線條的倒塌，使得晶片表面的特征尺寸結構會遭到嚴重的破壞， 影響了晶片清洗的良品率。研究中發(fā)現(xiàn)，作用在特征尺寸側壁上的垂直力形成的彎矩，是造成特征尺寸破壞的主要問題，因此，如何最大程度地形成沿特征尺寸側壁相平行的聲波能量作用力是解決選擇性腐蝕殘留物同時又不破壞特征尺寸結構的技術關鍵。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是在制作半導體集成電路器件過程中，如何達到清洗晶片的要求，并且最大程度的減小和消除對晶片特征尺寸結構的破壞。( 二 )技術方案為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種清潔晶片裝置，包括壓電晶體振子1、用于安裝壓電晶體振子1的腔室2，以及與壓電晶體振子1固定連接的換能器5 ；換能器5表面具有若干個凸起的柱體51，柱體51間具有若干個微孔52，所述微孔 52貫通至換能器5的底部。進一步地，位于腔室2上部兩側的氣冷流體入口 3和氣冷流體出口 4。進一步地，換能器5與待清潔的半導體之間留有間隙。進一步地，壓電晶體振子1產(chǎn)生頻率為700K-2MHZ的兆聲波。進一步地，微孔52為圓形、橢圓形、方形或菱形中任意一種形狀。進一步地，微孔52的直徑為毫米級，微孔52的長度是微孔52直徑5_10倍。進一步地，若干個微孔52間的間距是微孔直徑的1-2倍。進一步地，換能器5的側面上具有導入清潔介質的側口 53。進一步地，換能器5為石英、紅寶石或具有抗酸堿腐蝕的高分子材料。進一步地，清潔晶片裝置還包括放置半導體晶片的可旋轉的支撐單元6。(三)有益效果本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于本發(fā)明清潔晶片裝置采用具有貫通微孔的換能器，利用兆聲波物理傳輸原理產(chǎn)生與晶片特征尺寸側壁平行的聲波能量作用力，對特征尺寸不會產(chǎn)生彎矩的效應，最大程度的減小和消除對晶片特征尺寸結構的破壞，提高了對殘留物的化學清除效率。


圖1是本發(fā)明實施例清潔晶片裝置的剖面結構圖；圖2是本發(fā)明實施例清潔晶片裝置的組裝結構圖；圖3是本發(fā)明實施例清潔晶片裝置的應用狀態(tài)結構示意圖；圖4是本發(fā)明實施例清潔晶片裝置的換能器結構示意圖。圖中1、壓電晶體振子；2、腔室；3、氣冷流體入口 ；4、氣冷流體出口 ；5、換能器； 51、柱體；52、微孔；53、側口 ；6、支撐單元；7、法蘭。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。參考圖1-4，該清潔晶片裝置包括壓電晶體振子1、用于安裝壓電晶體振子1的腔室2以及與壓電晶體振子1固定連接的換能器5，換能器5表面上具有若干個凸起柱體 51，柱體51間具有若干個微孔52，微孔52貫通至換能器5的底部。壓電晶體振子1，選用的材料為經(jīng)過極化處理后的鋯鈦酸鋁。當為壓電晶體振子1施加一個頻率在700K-2MHZ范圍的交電電壓時，壓電晶體振子1在交變電壓作用下產(chǎn)生機械振動，當交變電壓的振蕩頻率等于壓電晶體振子1本身的固有振蕩頻率時，該壓電晶體振子1的機械振動幅度最大，在本發(fā)明實施例中，壓電晶體振子1在交電電壓的作用后，產(chǎn)生頻率為700K-2MHZ范圍內的兆聲波；壓電晶體振子1固定安裝在腔室2中。換能器5，由石英、紅寶石晶體或者其他具有抗酸堿腐蝕的高分子材料制成。換能器5表面具有若干個交錯分布的凸起的柱體51，柱體51間具有若干個交錯分布的微孔52。 該微孔52采用激光溶爆鉆孔的方法形成，每個微孔52都經(jīng)過退火處理消除內部應力。微孔52可以為圓形、橢圓形、方形、菱形或者其他幾何形狀。微孔52貫通至換能器5的底部， 具有導入介質的入口和導出介質的出口。微孔52的直徑為毫米級，若干個微孔52間的間距是微孔52直徑的1-2倍，微孔52的長度是其直徑的5-10倍，上述微孔52的尺寸設計， 保證了從微孔52出口流出的介質流體處于兆聲波的遠聲場中。由于遠聲場的物理特征，微孔52的出口下形成沿特征尺寸的側壁方向的平面波，平面波的聲強在遠聲場下，聲干涉效果減小，有效地減少了兆聲波干涉所造成的能量熱點，進而有效地增加了兆聲波能量分布的均勻性。該換能器5通過法蘭7固定在壓電晶體振子1上。換能器5側面具有一側口 53， 用于將清潔介質導入換能器5中。換能器5與待清潔的半導體晶片以一定高度的距離放置， 與半導體晶片存在幾毫米的空隙。該清潔晶片裝置還包括耦合介質和清潔介質，其中，耦合介質采用兆聲波耦合材料，例如可以為熔點較低的膠水，該介質可以為多層。耦合介質可作為聲波濾波器，將壓電晶體振子1產(chǎn)生的兆聲波經(jīng)耦合介質進行過濾，使其產(chǎn)生符合清潔要求的兆聲波頻率的聲波。清潔介質為用于腐蝕清洗半導體晶片的液體，一般為化學藥液或超純水。清潔介質從換能器5側面的側口 53流入，進而填充滿換能器5的上部空間，進而充滿微孔52中。壓電
4晶體振子1產(chǎn)生的兆聲波通過清潔介質傳遞到換能器5上。該清潔晶片裝置還包括氣冷流體入口 3，用于引入氣冷流體；氣冷流體出口 4，用于引出氣冷流體。氣冷流體入口 3和氣冷流體出口 4位于腔體2上部的相對的兩側，通過氣冷流體入口 3和氣冷流體出口 4可以將壓電晶體振子1在高頻振動作用下產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。該清潔晶片裝置還包括支撐單元6，用于放置半導體晶片，在晶片清潔工藝中，支撐單元6可以帶動放置其上面的半導體晶片作水平旋轉。其中，換能器5位于支撐單元6 之上，并且與支撐單元6存在一定的空隙位置。本發(fā)明實施例中所指的晶片包括但不限于為集成電路晶片、光盤、硬盤、 LED (Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)顯示屏、TFTLCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，薄膜晶體管液晶顯示器)或其他半導體領域晶片。下面具體說明清潔晶片裝置的使用方法。首先，將半導體晶片放置在支撐單元6上，換能器5與待清潔的半導體晶片以一定高度的距離放置，與半導體晶片存在幾毫米的空隙。其次，將清潔介質通過換能器5的側口 53引入到換能器5上部空間中，進而清潔介質填充滿換能器5整個上部空間，清潔介質通過微孔52的出口流入空隙中。由于液體流體的表面存在張力，因此，在腐蝕、清洗處理工藝中，該空隙空間會被清潔介質充滿。最后，旋轉支撐單元6，在腐蝕、清洗處理工藝中，半導體晶片隨著支撐單元6—直做水平旋轉。清潔介質通過離心力作用，隨著支撐單元6不斷地旋轉，會慢慢布滿支撐單元 6的平面，從支撐單元6的邊緣溢出。給壓電晶體振子1施加一個頻率在700K-2MHZ的交變電壓后，產(chǎn)生機械振動，發(fā)出頻率為700K-2MHZ的兆聲波，該兆聲波通過微孔52時，會產(chǎn)生大量的與微孔52軸線相平行和不平行的聲波能量。與微孔52軸線相平行的聲波能量垂直穿過微孔52，直接作用在特征尺寸側壁上，該聲波能量對特征尺寸結構具有壓應力，不會發(fā)生彎矩效應，因此可以高效的清潔晶片。與微孔52軸線不平行的聲波能量在柱體51 (固態(tài)介質)和清潔介質(液態(tài)介質)相交組成的介質面上會發(fā)生多次的反射、折射和透射。兆聲波經(jīng)過多次的反射、透射和折射后，產(chǎn)生的與微孔52軸線不平行的聲波能量得到了極大地衰減，相反，與微孔52軸線相平行的聲波能量比重比例大大提高。與微孔52軸線不平行的聲波能量作用在特征尺寸上可以分解為與特征尺寸側壁垂直的力和沿特征尺寸側壁平行的力，與特征尺寸側壁垂直的力產(chǎn)生的振動表現(xiàn)為振動彎矩，對特征尺寸結構造成強烈的機械破壞作用。而與特征尺寸側壁平行的力僅對特征尺寸結構具有壓應力，而不會發(fā)生彎矩效應，進而對特征尺寸結構本身不會造成破壞。本發(fā)明實施例中，兆聲波在由柱體51和清潔介質組成的介質面上發(fā)生的多次反射、透射和折射后，極大程度上削減了與微孔52軸線不平行的聲波能量，從而降低了對特征尺寸結構的彎矩效應，極大的降低了對特征尺寸結構的破壞。相反，產(chǎn)生大量的與特征尺寸側壁平行的力僅對特征尺寸結構具有壓應力，而不會發(fā)生彎矩效應，進而對特征尺寸結構本身不會造成破壞；并且對實際等離子刻蝕所遺留的殘留物具有物理的剪切作用，從而提高了對殘留物的清除效果。本發(fā)明清潔晶片裝置采用具有貫通微孔的換能器，利用兆聲波物理傳輸原理產(chǎn)生與晶片特征尺寸側壁平行的力，對特征尺寸結構不會產(chǎn)生彎矩的效應，最大程度的減小和消除對晶片特征尺寸結構的破壞，從而提高了對殘留物的化學清除效率。
以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種清潔晶片裝置，其特征在于，包括壓電晶體振子(1)、用于安裝所述壓電晶體振子(1)的腔室O)以及與所述壓電晶體振子(1)固定連接的換能器(5)，所述換能器( 表面具有若干個凸起的柱體(51)，所述柱體(51)間具有若干個微孔 (52)，所述微孔(5 貫通至換能器(5)的底部。
2.如權利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，還包括位于腔室(2)上部兩側的氣冷流體入口( 和氣冷流體出口 G)。
3.如權利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述換能器( 與待清潔的半導體晶片之間留有間隙。
4.如權利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述壓電晶體振子(1)產(chǎn)生頻率為 700K-2MHZ的兆聲波。
5.如權利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述微孔(52)為圓形、橢圓形、方形或菱形中任意一種形狀。
6.如權利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述微孔(5 的直徑為毫米級，所述微孔(5 的長度是其直徑的5-10倍。
7.如權利要求6所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述若干個微孔(52)間的間距是其直徑的1-2倍。
8.如權利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述換能器(5)的側面上具有導入清潔介質的側口(53)。
9.如權利要求1或8所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述換能器( 為石英、紅寶石或具有抗酸堿腐蝕的高分子材料制作。
10.如權利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，還包括放置半導體晶片的可旋轉的支撐單元(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導體集成電路器件清潔工藝技術領域，特別涉及一種清潔晶片裝置。該清潔裝置包括壓電晶體振子、用于安裝所述壓電晶體振子的腔室以及與壓電晶體振子固定連接的換能器，換能器表面具有若干個凸起的柱體，柱體間具有若干個微孔，微孔貫通至換能器的底部。通過本發(fā)明提供的具有貫通微孔的換能器，利用兆聲波物理傳輸原理產(chǎn)生與晶片特征尺寸側壁平行的作用力，對特征尺寸不會產(chǎn)生彎矩的效應，最大程度的減小和消除對晶片特征尺寸結構的破壞，從而提高了對殘留物的化學清除效率。
文檔編號H01L21/00GK102468117SQ201010536700
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權日2010年11月5日
發(fā)明者吳儀, 王銳廷 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司